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CPE(氯化聚乙烯橡胶)的配合及应用

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点击次数:13216 更新时间:2020年12月28日11:23:21 打印此页 关闭
氯化聚乙烯CPE和聚氯乙烯PVC很多人会把这两个词混淆,失之毫厘差之千里,这两个词完全是不同的东西,下面分别介绍一下:
        氯化聚乙烯(CPE)是聚乙烯分子链上的部分氢原子被氯原子取代后的产物。氯的质量百分比一般为25%~45%,氯化聚乙烯,为饱和高分子材料,外观为白色粉末,无毒无味,具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能,具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好(在-30℃仍有柔韧性),与其它高分子材料具有良好的相容性,分解温度较高。
        聚氯乙烯简称PVC,由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末,支化度较小。
    氯化聚乙烯CPE的应用范围很广,因为按照原料中聚乙烯的结构、分子结构以及结合率的不同状况,结晶程度也会不同,可以得到不同的品种。
        这其中氯含量的影响更大,这很大程度上决定了产物的形态和性能。通常状况下,当氯化聚乙烯的含氯量在百分之十六到百分之二十三之间时,呈现的是热塑弹性体,此时可以与PVC材料搭配,得到具有高伸长率和附着力的产品。
        如果含氯量到达百分之二十四到百分之三十之间,则可以用来制造电线的绝缘层、轮胎、皮带等,因为此时的氯化聚乙烯富有弹性,而且容易改形。
        如果含氯量超过百分之三十,而又不超过百分之四十,可以加入PVC材料,制造塑钢材料,继而延伸到家装门窗、管材或者板材的应用。
        如果含氯量在百分之四十和百分之五十之间,就可以用来制造人造皮革、沙发外包皮以及汽车内饰等。如果含氯量超过百分之五十,说明性能足够好,可以作为防腐、阻燃材料使用。可以看出,氯化聚乙烯可以由含氯量不同变化出各种形态,多样性也是其易用性的根本原因。
氯化聚乙烯CPE性能的几个影响因素如下:
        1、氯化聚乙烯颗粒大小度。颗粒的大小一定要均匀,否则溶解性差。如果颗粒小的话可能会形成块状的氯化聚乙烯,范围一定要控制在0.1-200μm。
          2、种类的不同。由氯化聚乙烯所得的CPE它的强度比较高,但是附着力比较低。
        3、氯化聚乙烯的高度。氯化聚乙烯与PVC相容性差,不易作改良剂,而且氯的含量不要高于25%。氯含量在35%左右的CPE其结晶度和玻璃化温度均较低,具有良好的橡胶弹性,并且与PVC有适宜的相容性,被广泛作PVC硬制品的抗冲击改性剂作用。氯含量为36-38%的CPE具有良好的弹性及与PVC相容性,因而广泛用作PVC抗冲击改性剂。当氯含量大于40%后,即可做增塑剂。
 
   氯化聚乙烯为聚乙烯主链碳原子上部分氢原子被氯原子取代。其主要化学性质如下,供参考。
    一、按照氯原子在大分子链上的分布情况,氯化聚乙烯有两种典型结构:一种是氯原子在大分子链上无规则均匀分布;另一种是氯原子在大分子链上早无规则不均匀的嵌段分布。前者为无定形弹性体、后者为硬质塑料。
       二、 氯化聚乙烯橡胶是氯含量在25%~48%的非结晶型化学结构的饱和弹性体。在常温和非交联情况下具有一系列橡胶特性。与各种极性和非极性聚合物有良好的相容性。有良好的化学稳定性、电性能和耐候性能,耐化学药品、耐臭氧、耐热老化。结构中的极性氯原子使其还具有耐油、耐燃和着色稳定性。氯化聚乙烯的工业生产是采用水相悬浮氯化反应法。
     三、 粉状的高密度聚乙烯在乳化剂(如十二烷基磺酸钠)及分散剂(如硅酸)的作用下均匀悬浮于水中,以有机过氧化合物为引发剂,通入氯气,在500~1500℃下进行反应,产品为白色粉末。可用于聚乙烯塑料的抗冲击改性剂、永久增塑剂、耐寒添加剂、聚烯烃的阻燃剂、各种胶料的改性剂。用于在较高温度下使用的中低压电缆护套材料,要求耐燃耐候的油井、矿山、船舶用控制电缆的护套,耐油、耐酸、耐燃的特种胶管、胶辊、输送带等橡胶制品。
     CPE即氯化聚乙烯以氯化聚乙烯树脂为主要原料,加入多种化学助剂,经混炼、挤出成型和硫化等工序加工制成的防水卷材,根据结构和用途不同,氯化聚乙烯可分为树脂型氯化聚乙烯(CPE)和弹性体型氯化聚乙烯(CM)两大类。
        下面介绍一下它的质量标准:
      1、氯化聚乙烯(CPE)是一种非结晶或微结晶的白色细颗粒状的产品,它具有柔软性好,脆化温度低的特点,可以用来制造塑料合金或改善某些材料的综合性能。
      2、质量指标大约有十一项,但是主要的有氧含量、热分解温度、残留结晶度、延伸率和抗拉强度、表面密度以及白度等。
       3、虽然它的质量指标比较多,但是要想成为合格产品,这些指标它都应该满足。
    氯化聚乙烯CPE具有优良的耐化学性能,能溶于酯、酮等有机溶液,有很好的相溶性(有机颜料、无机颜料)
        氯化聚乙烯的水相法用的比较多,这种生产成本低,污染性差。还有一种是悬浮法,它比较成熟,国产的可以进行二次开发以及应用得到很快的发展,干燥的速度快。在储罐、钢结构中用的比较多,以提高施工的安全性。
        1)国内氯化聚乙烯(CPE)型号一般用如135A、140B、239C等来标识,其中第一位数字1和2表示残余结晶度(TAC值)的大小,1代表TAC值在0-10%,2表示TAC值>10%,第2、3位数字表示氯含量,如35表示氯含量为35%,最后一位是字母ABC,用来表示原料PE分子量的大小,A为最大,C为最小。
        2)分子量的影响:氯化聚乙烯(CPE)的A型料分子量最大,熔融黏度也大,其黏度与PVC最匹配,在PVC中分散效果最好,可以形成理想的网络状的分散形态,所以一般选择CPE的A型料做PVC的改性剂。
  补强填充剂对于氯化聚乙烯CPE的效果有很好的增强作用,主要的补强剂有哪些呢?下面我们一起来介绍下:
       1、碳黑:高耐磨碳黑对氯化聚乙烯(CPE)有较好的补强效果,但胶的门尼粘度上升快,用量不能太大。半补强炉黑、热裂法碳黑,快压出碳黑等粒子较大的品种,对氯化聚乙烯也有较好的补强效果,且门尼粘度上升也较少,可以大量使用。
        2、无机填充剂:氯化聚乙烯(CPE)有较好的色稳定性,配合适当的白色填充剂,不但可以制成彩色电缆,而且对阻燃性有良好的改善作用。白碳黑补强性大,但门尼粘度高。滑石粉、轻质碳酸钙,活性碳酸钙、陶土等都可以在配方中使用。但在过氧化物硫化的CPE胶料中,应尽量避免使用酸性填充剂,因酸性填充剂会对过氧化物交联起负面影响。
   增塑剂是现代塑料工业最大的助剂种类,对促进塑料工业特别是聚氯乙烯工业的开展起着决议性作用。凡能和树脂均混合,混合时不发作化学变化,但能降低物料的玻璃化温度和塑料成型加工时的熔体黏度,且自身坚持不变,或虽起化学变化但能长期保存在塑料制品中并能改动树脂的某些物理性质,具有这些性能的液体有机化合物或低熔点的固体,均称为增塑剂。
   增塑剂是一类增加聚合物树脂的塑性,赋予制品柔软性的助剂,也是迄今为止产耗量最大的塑料助剂或塑胶助剂类别。增塑剂主要用于PVC软制品,同时在纤维素等极性塑料中亦有普遍的应用。增塑剂所触及的化合物类别大致包括邻苯二甲酸酯、脂肪二羧酸酯、偏苯三酸酯、聚酯、环氧酯、烷基磺酸苯酯、磷酸酯和氯化石蜡等,尤以邻苯二甲酸酯类最为重要。
       聚酯增塑剂由二元酸和二元醇经过缩合反响制得,品种主要有己二酸类聚酯和苯酐聚酯等。聚酯增塑剂与普通常用的增塑剂最大的不同在于具有较大的分子量。
        聚酯增塑剂的分子量能够与PVC相当,因而与PVC具有更好的相容性。更由于其挥发性低,耐油及耐脂肪族或芳香族碳氢化合物的抽出,在油漆与橡胶中耐迁移,且耐老化性能优良,与低分子量增塑剂相比,聚酯增塑剂具有耐抽出、耐高温和迁移性小等性能超群的特性,使它享有“永世性增塑剂”之称,是开展较快的一类增塑剂。
        假如不加阐明,热稳定剂专指聚氯乙烯及氯乙烯共聚物加工所运用的稳定剂。聚氯乙烯及氯乙烯共聚物属热敏性树脂,它们在受热加工时极易释放氯化氢,进而引发热老化降解反响。
        热稳定剂普通经过吸收氯化氢,取代生动氯和双键加成等方式到达热稳定化的目的。工业上普遍应用的热稳定剂种类大致包括盐基性铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类等主稳定剂和环氧化合物类、亚磷酸酯类、多元醇类、二酮类等有机辅助稳定剂。由主稳定剂、辅助稳定剂与其他助剂配合而成的复合稳定剂种类,在热稳定剂市场具有无足轻重的位置。
        聚甲醛(POM)作为一种综合性能优秀的工程塑料,被普遍应用。但由于其特殊的分子构造,POM热稳定性较差。在其熔融加工过程中,易在热、氧作用下发作断链、按自在基型合成方式停止热降解,进而发作连续脱甲醛反响。通常参加抗氧剂来捕捉体系产生的自在基,中缀整个体系自动氧化循环过程,起到抗氧稳定作用。
    通常来说过氧化物硫化体系下,CPE硫化速度慢的问题,主要有以下几个方面: 

      一、防老剂的影响,防老剂就是吸收能促进老化的自由基的,而过氧化物
硫化是自由基反应。加入防老剂后吸收了部分自由基,所以需要加大过氧化物用量,保证反应需要的自由基。其实CPE在不加防老剂情况下,可以做到130度长期使用。
    二、CPE是饱和的橡胶,不含双键,不能用硫硫化。双键这东西,在与过氧化物进行自由基反应时,活性也大。所以CPE比通用橡胶如EPDM及NBR用过氧化物硫化时,慢的多。要想提高硫化速度,只能从过氧化物的种类与助交联剂上下功夫,但是能达到的速度也是有极限的。
      三、如果CPE含酸有点多,或是不太稳定的产品,那又恰好是过氧化物体系,硫化速度慢是正常的。因为出来的HCL中的H会与自由基进行反应,相当于消耗了过氧化物。
     四、配方里没有太多干扰的东西,比如酸性物质。但是高令土,白炭黑加一点,一般不会对过氧化物有太明显的影响。而芳烃油等是对过氧化物有影响。石蜡油与CPE的相容性差,也可以说不相容。
     氯化聚乙烯CPE具有非常好的耐老化、耐氧化以及耐温度等性能,可与三元乙丙橡胶一起硫化制成良品,但是反应过程中会产生气孔。
      考虑到氯化聚乙烯CPE和三元乙丙橡胶的相容性,产生气孔很大程度上是因为受到硫化速度与配合剂的影响。
        三元乙丙橡胶结构中含有饱和度较高的结构单元,反应过程中需要满足极性相近的条件,才能保证共混硫化的时候保持良好的扩散性。而氯化聚乙烯同样是饱和度较高的聚合物,所以硫化过程中产生气孔,是多方面原因叠加的效果。
        首先是水分的影响,在硫化的过程中高温是不可避免的,所以当反应溶液高温状态下汽化时,会产生气泡,当氯化聚乙烯和三元乙丙橡胶的共聚物冷却下来的时候,就会产生气孔。硫化反应过程中环境是完全封闭的,所以很难去把握究竟如何杜绝气泡。
        其次是酸性物质的影响,要完成硫化,硫化剂的选用是十分关键的,在整个硫化体系中,硫化剂的作用机理是形成游离基,夺取氯化聚乙烯分子中的自由基,实现交联。但是由于硫化剂中通常含有酸性物质,在高温状态下会形成盐酸,与自由基发生反应,所以形成气孔也是在所难免。
        现行的解决方案时,改进反应炉,避免气体影响硫化过程,改善硫化剂生产工艺,保证氯化聚乙烯分子中的自由基完整参加反应。
氯化聚乙稀CPE混炼胶的几大优点主要有:
       1、挤出性能好:挤出速度快,外观质量好,挤出成品光滑,无焦蜂现象。
       2、耐油性好:以ASTM No1 011、ASTM No2 011和ASTM No3 011为实验介质在100℃X72小时的实验结束后,CPE胶料体积变化率是较小的。
      3、耐候性好:在自然条件下300小时后,CPE胶料抗张强度和断裂伸长率是较小的。
      4、耐热性好,经过100℃X72小时的热老化变形实验。CPE胶料抗张强度和断裂伸长率变化率是较小的。
     5、可填充性好:CPE胶料具有高填充性。
    6、NF-620胶管外层胶是胶管的外层保护,保护强力层和内胶层,使之不受外界的损伤、侵蚀、因此,要有一定得耐磨性,同时还要求耐热,耐日光照射、耐酸碱、油类等的侵蚀。
    氯化聚乙烯CPE物理性能和化学性能比较稳定,在很多领域都得到广泛的应用。下面介绍一下,氯化聚乙烯制成的电线电缆有哪些优点。
        1、氯化聚乙烯CPE制成的电线电缆,技术水平比较高,因为氯化聚乙烯技术性能比较全面,有良好的阻燃性和耐油性,物理性质稳定,耐热和老化,耐臭氧。氯化聚乙烯几乎不发生焦烧,容易存贮,是良好的线缆材料。
       2、氯化聚乙烯CPE制成的电线电缆成本低,利用氯化聚乙烯制成的电线电缆,即可以在高温下进行使用,亦可以用于常温下电子辐照的方法进行交联。而且,氯化聚乙烯与其他材料相比成本比较低。
     3、氯化聚乙烯CPE对电缆产品的结构的调整有好处。氯化聚乙烯制成的橡胶电缆比较柔软,手感好,不怕火烫,不会熔化等优点。 
氯化聚乙烯CPE在线缆中应用的优势主要有以下几个方面:
      一、提高线缆产品的技术水平
        如前所述,CPE具有较全面的技术性能,如优良的阻燃性和耐油性,较好的物理机械性能,良好的耐热老化、耐臭氧、耐气候性能和良好的工艺混炼性能。它几乎不发生焦烧和长时间不变质的存贮性能,是良好的线缆材料。以往主要使用天然-丁苯胶作绝缘或护套,其最高长期工作温度只允许60℃或65℃。在使用氯丁胶时还经常出现焦烧、粘辊等这样或那样的质量问题,这些都较大的影响了橡缆技术水平的提高。
        CPE的长期工作温度是90℃,只要配方得当,其最高工作温度可达105℃。应用CPE可把橡缆的生产水平从65℃提高到国外发达国家的75~90℃甚至105℃的水平。CPE胶自身洁白如雪,因此无论用它作绝缘或护套,都可根据用户需要,做成色彩鲜丽的产品。而常规的天然胶、丁苯胶、氯丁胶、丁腈胶等由于自身泛黄,难以做出纯白或色彩美丽的产品。另外,通用的氯丁胶和氯磺化聚乙烯胶,在生产过程中存在单体和溶剂剧毒,挥发等难以解决的问题。在贮运和线缆生产中,又常发生焦烧和粘辊的问题。而对于CPE来说,这些令人头痛的问题几乎不存在。还有一点值得注意的就是氯化经营性用作低压绝缘时,不会污染铜芯,这无疑又提高了线缆技术水平的档次。
    二、工艺适应广、成本低、效益化
         CPE混合胶用挤橡机挤出后,既能用高温进行热交联,也可在常温下用电子辐照的方法进行交联,而常规的氯丁胶是不能用电子辐照的方法进行交联的,常规的天然-丁苯胶更不宜采用辐照交联。CPE混合胶的成本计算与相近的CR混合胶进行比较,两种生胶的差价约3.5~4.5千元/吨,而以相同含胶量的混合胶比,则CPE比CR低1.2~1.5千元/吨。如将CR胶因易焦烧而产生较高比例的废品考虑进去,则CPE胶的成本比CR胶低得更多。CSM胶的成本比CR还要高。
 三、对线缆产品结构的调整有好处
        就低压电线电缆而言,按用途分主要有建筑用线和电气装备线两类。在建筑用线中,早在六十年代前是天然胶绝缘编织涂沥青线。七十年代后至今,已被PVC塑料线完全取代。在电气装备线中的情况与建筑用线相类似,早先是天然胶的天下,七十年代后大部被PVC线缆取代。这种局面对线缆行业和用户选择都是既不科学又不合理的。现今,各种电气装备用线,尤其是蓬勃发展的家用电器所需的连接线缆,应改变目前被PVC塑料一统天下的局面,用橡胶线缆取代。因为橡胶线缆所特有的柔软,手感好,不怕火烫,不含熔化等优点是塑料电缆无法比拟的。由于CPE具有许多合成橡胶所没有的优点,因此,可将CPE大量用于制造家用电气软线及其它电气装备用软线缆。
       综上所述,CPE在线缆行业中的应用,即用CPE代替CR,在线缆行业是大势所趋的事。这不仅可以缓解CR的供需矛盾,大幅度降低线缆产品的成本,提高线缆行业的经济效益,而且对提高线缆产品的档次和实现线缆品种的多样化也具有深远的意义。
   氯化聚乙烯为饱和高分子材料,具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能,在我们的生活中用途非常广泛,下面介绍一下氯化聚乙烯防水卷材的应用:
        一、氯化聚乙烯(CPE)防水卷材实际上就是以氯化聚乙烯树脂为主要原料,然后再进行加入多种化学助剂,最后需要经过复杂的经混炼、挤出成型和硫化等工序加工则制成氯化聚乙烯防水卷材。
         二、按有无复合层分类,无复合层的为N类、用纤维单面复合的为L类、织物内增强的为W类。
        三、在高速铁路等工程项目中有广泛应用。
        四、该类卷材具有拉伸强度较高、延伸性和耐老化性能良好等特点,使用配套粘结剂可保证搭接缝粘结的可靠性。对环境温度的适应性良好。
    氯化聚乙烯(CPE)具有良的耐臭氧老化性能、耐油性能和牯合性能。氯化聚乙烯(CPE)能够满足不同胶管外层胶的性能要求。无需胶管外胶层的主要作用是保护胶管的整体结构,特别是保护骨架层不受外界损伤。
   氯化聚乙烯(CPE)除了应具有内层胶相应的性能外,还必须满足使用环境和工作条件的要求,通常需要具有良好的耐磨软管性能、抗撕裂性能、耐老化性能及耐化学药品性能和耐油性能等。

   氯化聚乙烯(CPE)具有良好的物理性能,优异的耐候性能、耐老化性能及耐化学药品性能和耐油性能,是胶管外层胶的理想材料。

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